ESTUDIO DE CASOS - Torsión - (Barras estabilizadoras en la Suspensión de automotores)

1. Ver video Solicitación por TorsiónCaso de estudio:Barras estabilizadoras en la Suspensión de automotores Introducción a la Mecánica del Sólido Deformable Ing. Gabriel Pujol Para la carrera de Ingeniería Mecánica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires

2. Veamos un caso típico de aplicación de una barra de torsión. Barra Estabilizadora (anti roll-bar) Cuando un vehículo toma una curva, por la acción de la fuerza centrífuga se carga el peso del coche sobre las ruedas exteriores, con lo cual la carrocería tiende a inclinarse hacia ese lado con peligro de vuelco y la correspondiente molestia para sus ocupantes.

3. Veamos un caso típico de aplicación de una barra de torsión. Barra Estabilizadora (anti roll-bar) Cuando un vehículo toma una curva, por la acción de la fuerza centrífuga se carga el peso del coche sobre las ruedas exteriores, con lo cual la carrocería tiende a inclinarse hacia ese lado con peligro de vuelco y la correspondiente molestia para sus ocupantes. Para evitar estos inconvenientes se montan sobre los ejes delantero y trasero las barras estabilizadoras, que consisten esencialmente en una barra de acero elástico cuyos extremos se fijan a los soportes de suspensión de las ruedas; de esta forma, al tomar una curva, como una de las ruedas tiende a bajar y la otra a subir, se crea un par de torsión en la barra que absorbe el esfuerzo y se opone a que esto ocurra, e impide, por tanto, que la carrocería se incline a un lado, manteniéndola estable. El mismo efecto se produce cuando una de las ruedas encuentra un bache u obstáculo. En caso de circular en línea recta y en condiciones normales la acción de la barra estabilizadora es nula.

4. Como todo objeto que rota, cuando la carrocería de un vehículo balancea… …lo hace alrededor de un eje, denominado eje de balanceo. El eje de balanceo viene definido por la unión de dos puntos, los centros de balanceo, uno en cada eje del vehículo.

5. Como todo objeto que rota, cuando la carrocería de un vehículo balancea… …lo hace alrededor de un eje, denominado eje de balanceo. El eje de balanceo viene definido por la unión de dos puntos, los centros de balanceo, uno en cada eje del vehículo. Cuando un vehículo toma una curva, la fuerza centrífuga es aplicada en el centro de gravedad de la carrocería y con sentido hacia el exterior de la misma, haciéndola rotar alrededor del eje de balanceo. Esto ocurre porque, al encontrarse el centro de gravedad a una cierta distancia del eje, la fuerza genera un momento proporcional a esa distancia. Cuanto más cerca esté el eje de balanceo del centro de gravedad, menor es la diferencia de carga que afecta a los elementos elásticos, porque también es menor el brazo de palanca de la fuerza centrífuga alrededor del eje de balanceo.

6. Veamos un ejemplo Problema Se supone que un camión, totalmente cargado (3500 kg de peso), describe una curva de radio 500 m con un coeficiente de rozamiento entre el asfalto y los neumáticos de 0.75 (pavimento seco) y un peralte de 15º. Datos Solución La ecuaciones en este sistema que representan el equilibrio son las siguientes:

7. Veamos un ejemplo H Problema Se supone que un camión, totalmente cargado (3500 kg de peso), describe una curva de radio 500 m con un coeficiente de rozamiento entre el asfalto y los neumáticos de 0.75 (pavimento seco) y un peralte de 15º. V Datos Solución (adoptamos terna mano derecha) La ecuaciones en este sistema que representan el equilibrio son las siguientes:

8. …y resolviendo el sistema Problema Esta fuerza es la diferencia de fuerzas total entre los dos extremos de la barra considerando una velocidad de 50 Km/hs. Ver video Ver video Esto es el valor del esfuerzo que a través de los extremos torsionarán la barra. Dinámica 65: Barra antibalanceo - https://www.youtube.com/watch?v=T4xwQUp6jUU&t=6s Dinámica 66: Construcción barra antibalanceo - https://www.youtube.com/watch?v=g_STPNDuxss&t=81s

9. Bibliografía Recomendada(en orden alfabético) Estabilidad II - E. Fliess Introducción a la estática y resistencia de materiales - C. Raffo Mecánica de las estructuras – Miguel Cervera Ruiz/ Elena Blanco Díaz Mecánica de materiales - F. Beer y otros Resistencia de materiales - R. Abril / C. Benítez Resistencia de materiales - V. Feodosiev Resistencia de materiales - A. Pytel / F. Singer Resistencia de materiales - S. Timoshenko

10. Muchas Gracias